【摘要】：風(fēng)能以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)被廣泛用于發(fā)電,以此來解決當(dāng)今世界的能源危機(jī)。在各種風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中,直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接通過全功率變流器直接并入電網(wǎng),通過變流器的控制實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與機(jī)組的解耦,相比于雙饋型更能適應(yīng)電網(wǎng)波動(dòng)。但是直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)故障下運(yùn)行時(shí),依然會(huì)存在許多問題,這些都是直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究的重點(diǎn),尤其是電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱故障的情況下的問題是研究的難點(diǎn)。本文以直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變流器作為研究的對(duì)象,針對(duì)電網(wǎng)故障情況對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器控制策略的展開研究工作。首先,介紹了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)比了幾種變頻控制方案的,分析了直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)故障下的研究現(xiàn)狀,提出了本文研究的主要內(nèi)容。其次,針對(duì)電網(wǎng)故障情況下,網(wǎng)側(cè)變流器的控制需要檢測(cè)電網(wǎng)的電壓電流信號(hào),研究了電網(wǎng)故障下電網(wǎng)電壓信號(hào)檢測(cè)的方法。分析了傳統(tǒng)基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換鎖相環(huán)檢測(cè)方法的不足,在此基礎(chǔ)上利用對(duì)稱分量法對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),建立了基于雙dq旋轉(zhuǎn)變換鎖相環(huán)檢測(cè)模型,并進(jìn)行軟件仿真驗(yàn)證其正確性。再次,先對(duì)正常情況下網(wǎng)側(cè)變流器的拓?fù)浜涂刂撇呗赃M(jìn)行分析,介紹了空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的工作原理和算法實(shí)現(xiàn)過程,并給出了軟件仿真的模型。然后在此基礎(chǔ)上,分析了電網(wǎng)不對(duì)稱故障對(duì)直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行影響,針對(duì)電網(wǎng)不對(duì)稱故障的情況,構(gòu)建了網(wǎng)側(cè)變流器的數(shù)學(xué)模型,提出負(fù)序電流前饋的控制策略,分析該策略的不足之處,引入了比例積分諧振控制器改善了負(fù)序電流前饋的控制策略的不足,利用Matlab軟件仿真驗(yàn)證了所提出的網(wǎng)側(cè)變流器控制策略的性能和效果。最后,在仿真的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)的硬件電路,重點(diǎn)介紹了幾個(gè)部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。然后利用TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812DSP芯片計(jì)了網(wǎng)側(cè)變流器的數(shù)字控制程序,給出了主程序流程。
[Abstract]:Wind energy is widely used in power generation because of its unique advantages to solve the energy crisis in today's world. Among all kinds of wind power generation technologies, direct drive wind power generation technology is the focus of research at home and abroad. The direct-drive wind turbine is connected directly into the power network through full power converter and decoupled from the unit through the control of the converter, which is more adaptable to the fluctuation of the power network than the doubly-fed wind turbine. However, there are still many problems when direct-drive wind turbines run under power grid faults, which are the key points of research on direct-drive wind power generation technology, especially in the case of asymmetric power grid faults. In this paper, the grid-side converter of direct-drive wind power system is taken as the research object, and the control strategy of grid-side converter is studied according to the fault of power network. Firstly, this paper introduces the development of wind power generation technology, compares several frequency conversion control schemes, analyzes the research status of direct-drive wind power system under power network fault, and puts forward the main contents of this paper. Secondly, in view of the need to detect the voltage and current signals of the power network in the case of power network fault, the method of voltage signal detection is studied. The shortcomings of traditional phase-locked loop detection method based on synchronous rotation coordinate transformation are analyzed. On this basis, the symmetrical component method is used to improve the detection method, and the detection model of phase locked loop based on double dq rotation transformation is established. The correctness of the method is verified by software simulation. Thirdly, the topology and control strategy of grid-side converter under normal conditions are analyzed, and the principle and algorithm of space-voltage vector pulse-width modulation (SVPWM) are introduced, and the software simulation model is given. On the basis of this, the influence of asymmetric fault on the operation of direct-drive wind power generation system is analyzed. The mathematical model of grid-side converter is constructed, and the control strategy of negative sequence current feedforward is proposed. The shortcomings of the strategy are analyzed and the deficiency of the control strategy of negative sequence current feedforward is improved by introducing the proportional integral resonant controller. The performance and effect of the proposed control strategy are verified by Matlab software simulation. Finally, on the basis of simulation, the hardware circuit of the experiment is designed, and the detailed design process of several parts is introduced. Then the digital control program of the grid-side converter is calculated by using the TMS320F2812DSP chip produced by TI, and the main program flow is given.
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM46;TM614

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本文編號(hào)：2283122